油墨渗透性与纸张动态吸收性的关系

李鑫+魏先福

油墨在纸张中的渗透性是影响印品质量的重要因素。在印刷过程中，如果油墨在纸张中的渗透深度过浅，则纸面会保留过多的连结料，油墨可能无法干燥，引起背面蹭脏和印品粘连故障；相反，如果渗透深度过深，油墨中的连结料有可能到达纸张背面而导致透印。因此，研究油墨在纸张中的渗透性具有重要意义。本文选用了10种胶版纸，用DIC宝麟胶印油墨进行测试，采用HVL-PDA.C 02动态渗透分析仪测量10种胶版纸的动态吸收性。同时，采用IGT GST-2型印刷适性仪对这10种胶版纸按照胶印方式打样，并用三维显微系统VHX-600对油墨在胶版纸中的渗透深度进行测量，从而分析胶版纸动态吸收性对油墨在胶版纸中渗透深度的影响。

实验准备和方法

1.仪器及材料

本实验采用以下仪器与材料：HVL-PDA.C 02动态渗透分析仪、三维显微系统VHX-600、IGT GST-2型印刷适性仪、DIC宝麟胶印原色蓝油墨、专用胶带、滴管、高唐胶版纸（60g/m2、70g/m2、80g/m2三种）、金球胶版纸（60g/m2、70g/m2、80g/m2三种）、太阳白胶版纸（60g/m2、80 g/m2两种）、太阳双胶版纸（70 g/m2、80g/m2两种）。

2.实验方法

步骤一：用HVL-PDA.C 02动态渗透分析仪对胶版纸的动态吸收性进行测试。首先分别将10种胶版纸的纸样裁切成50mm×90mm的规格，用专用胶带将纸样粘贴在HVL-PDA.C 02动态渗透分析仪的超声波接收器上，用滴管将3mL水滴在超声波发射器的凹槽中，打开测定程序，设定好参数开始测量，仪器进入全自动测量状态，到达设定的测量时间后，超声波发射器与超声波接收器自动分开，并将测量结果输入电脑，汇编图像数据进行分析。

步骤二：用IGT GST-2型印刷适性仪对10种胶版纸用DIC宝麟胶印原色蓝油墨进行打样。用裁纸刀对打样完的纸样进行快速切割。用三维显微系统VHX-600对切割完的纸样的油墨渗透深度进行测量。

结果与讨论

1.胶版纸的动态吸收特性测试

图1和表1分别为油墨在10种胶版纸中的动态渗透曲线以及相关参数。HVL-PDA.C 02动态渗透分析仪的工作原理是通过检测并分析超声波在液体与纸张接触过程中的强度衰减或增强变化来研究动态作用过程，超声波发射器在电磁脉冲作用下产生低频率的声学脉冲，发出稳定的超声波，超声波透过液体到达检测试样被部分吸收，之后继续穿过检测液体到达超声波接收装置，通过接收装置，声学信号转换成电信号，利用特定程序对此过程中振幅的变化进行分析并转换成数字信号，作为一定时刻下的测量达到值。超声波在空气、液体、纸张中的传播是不同的。从液体与纸张接触的很短时间内（超声波强度值达到最大值一半所需时间，？max），纸张中的空隙被液体填充，这段时间内超声波强度会随着纸张空隙被填充而逐渐增加。当测试时间超过？max时，由于H-H键的作用和纸张中纤维的润胀会导致纸张中的毛细管扩张，超声波强度增加的速率会减小，当测试时间达到超声波强度最大值时，纸张中空隙的增加速率会超过毛细管对液体吸收的速率，这时超声波强度会下降，直到纸张中的空隙达到稳定值，超声波强度也趋于稳定。

2.油墨在胶版纸中的渗透深度测试

用三维显微系统VHX-600对切割完的纸样的油墨渗透深度进行测量。由于纸张本身的特性以及油墨在胶版纸中的渗透深度具有不均匀性，所以应对油墨渗透深度进行多次取值，并计算其算术平均值，从而得到油墨在不同胶版纸中的渗透深度，如表2所示。

（1）油墨渗透深度与max的关系

max为超声波强度最大值。图2为油墨渗透深度与max之间的关系。由图拟合出来的方程可知，油墨渗透深度与max的决定系数R2=0.9293，说明油墨渗透深度与max之间呈高度相关关系，且油墨渗透深度随着max值的增加而减少。如果max值小，说明纸张中毛细管对液体的吸收能力强，这会导致液体很快把毛细管充满，而在之后的时间里，由于纸张纤维润胀、H-H键的作用，纸张毛细管扩张的速率大于毛细管对液体吸收的速率，从而使超声波强度逐渐下降。max值越小，纸张中毛细管对液体的吸收速率就越快，由于油墨在纸张中的干燥是在很短时间内完成的，所以max值越小，油墨在纸张中的渗透深度就越深。

（2）油墨渗透深度与t95的关系

t95是超声波强度下降到max值95%时的时间。图3为油墨渗透深度与t95的关系。由图拟合出来的方程可知，油墨渗透深度与t95的决定系数R2=0.9224，说明油墨渗透深度与t95之间呈高度相关关系，且油墨渗透深度随着t95的增加而减少。从max到动态渗透曲线的最后是纸张中纤维润胀的过程，也就是纸张中空隙开始增加的过程。t95值越大，意味着纸张润胀能力弱，会影响其纵向吸收特性，从而导致油墨在纸张中的渗透深度变深。

（3）油墨渗透深度与A30的关系

A30代表纸张吸水能力的强弱。图4为油墨渗透深度与A30的关系。由图拟合出来的方程可知，油墨渗透深度与A30的决定系数R2=0.9485，说明油墨渗透深度与A30之间呈高度相关关系，且油墨渗透深度随着A30的增加而增加。A30越大，纸张对油墨的吸收作用越强，油墨在纸张中的渗透深度就越深。

（4）油墨渗透深度与w之间的关系

w代表油墨在不同胶版纸中的动态渗透曲线，从极大值到起点的时间对曲线的积分面积，反应了纸张孔隙率的大小。图5为油墨渗透深度与w的关系。由图拟合出来的方程可知，油墨渗透深度与w的决定系数为R2=0.0153，所以w与油墨渗透深度无相关关系。w越大则纸张的孔隙率就越大，而纸张孔隙率的大小与油墨渗透深度之间无相关关系，所以油墨渗透深度与w无关。

以上分析结果表明，纸张动态吸收性与油墨渗透深度之间有着密切关系，随着纸张动态吸收性的提高，油墨在纸张中的渗透深度也会相应加深。endprint